[JAVA]28.JVM 사전지식

1.heap

1.1 Heap이란?

• 동적으로 생성되는 객체들이 저장되는 메모리 영역

• new 키워드로 생성되는 모든 객체가 저장됨

• 가비지 컬렉터에 의해 자동으로 메모리 관리

1.2 예제 코드

java

package jvm;

//이름 나이 학생번호

class Student {
    int no;
    String name;
    int age;

    void show() {                  
        System.out.println(no);
        System.out.println(name);
        System.out.println(age);
        System.out.println();
    }

//    static show() {
//        System.out.println(no);
//        System.out.println(name);
//        System.out.println(age);
//        System.out.println();
//    }
    
    

}


public class Heap01 {
    static int no;

    public static void main(String[] args) {
        Student s1 = new Student();//new가 되면, static이 붙지 않은 모든(변수, 매서드)가 heap에 로드 된다. Student(타입) s1
        s1.no = 1;
        s1.name = "홍길동";
        s1.age = 20;
        s1.show();
        //Student.show(); static show()하면 값이떠도 안됨

        System.out.println("");

        Student s2 = new Student();
        s2.no = 2;
        s2.name = "임꺽정";
        s2.age = 30;
        s2.show();

    }

}

Heap 메모리 특징

• 객체의 생명주기 관리

• 인스턴스 변수와 메서드 저장

• Static이 아닌 멤버들의 저장소

2.stack

2.1 Stack의 특징

• FILO (First In Last Out) 구조

• 메서드 호출과 실행을 관리

• Push와 Pop 연산으로 동작

2.2 Stack 프레임 구조

2.3 Stack 동작 방식

1. Push (추가)
• 메서드 호출 시 스택에 프레임 추가
• 지역 변수와 매개변수 저장

2. Pop (제거)
• 메서드 실행 완료 시 프레임 제거
• FILO 순서로 제거됨

3.queue

소개

3.1 Queue란?

• FIFO (First In First Out) 구조

• 먼저 들어온 데이터가 먼저 나가는 구조

• 대기열과 같은 개념

3.2 Queue vs Stack 비교

Stack (FILO - First In, Last Out, 선입후출)

• 접시를 쌓아놓은 것과 같은 구조

• 마지막에 추가된 요소가 가장 먼저 제거됨

• 한쪽 끝에서만 작업이 이루어짐

• 주요 연산: push (추가)와 pop (제거)

Queue (FIFO - First In, First Out, 선입선출)

• 줄을 서서 기다리는 사람들과 같은 구조

• 처음 추가된 요소가 가장 먼저 제거됨

• 양쪽 끝에서 작업이 이루어짐

• 주요 연산: enqueue (추가)와 dequeue (제거)

3.3 Queue 주요 작업

1. Enqueue: 데이터 추가

2. Dequeue: 데이터 제거

3. Front: 첫 번째 데이터 확인

4. Rear: 마지막 데이터 확인

Java 구현 예제

java
Copy
package jvm;

public class Queue01 {
    static void m1() {
        int n1 = 1;// 스택 프레임에 저장되는 지역 변수
        System.out.println("🚒");
        System.out.println("🏍");
        System.out.println("🚲");
        m2();// m2 메소드 호출
        System.out.println("🚝");
        System.out.println("🛫");
    }

    static void m2() {
        int n2 = 2;// 스택 프레임에 저장되는 지역 변수
        System.out.println("🍕");
        System.out.println("🍔");
        System.out.println("🌭");
        System.out.println("🥚");
        System.out.println("🧀");
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("main 시작");
        m1();// m1 메소드 호출
        System.out.println("main 종료");
    }
}

프로그램 실행 흐름

1. 스택 프레임 생성
• 프로그램이 시작되면 JVM은 main 메소드를 위한 스택 프레임을 생성
• 각 메소드 호출마다 새로운 스택 프레임이 생성됨
• 스택 프레임은 지역 변수와 실행 컨텍스트를 포함

2. 메소드 실행 순서

Copy
main() → m1() → m2() → m1()로 복귀 → main()으로 복귀

3. 스택 프레임 생명주기
• 메소드가 호출될 때 스택 프레임이 생성됨
• 메소드 실행이 완료되면 스택 프레임이 제거됨
• 실행 순서는 FILO(선입후출) 방식을 따름

출력 순서

1. "main 시작"

2. 🚒

3. 🏍

4. 🚲

5. 🍕

6. 🍔

7. 🌭

8. 🥚

9. 🧀

10. 🚝

11. 🛫

12. "main 종료"

4.참고자료형

1. 기본 자료형(Primitive Data Types) vs 참조 자료형(Reference Data Types)

기본 자료형

• 크기가 고정되어 있으며, 메모리에 직접 값이 저장됩니다.

• 종류: int, double, boolean, char 등.

• 예시:
java
Copy

int n = 7;      // 4바이트 고정
double k = 10;  // 8바이트 고정

참조 자료형

• 크기가 동적으로 결정되며, 메모리 주소를 통해 객체를 참조합니다.

• 종류: String, 클래스, 배열 등.

• 예시:
java
Copy

String s1 = "안녕";         // 문자열은 참조 자료형
Student s2 = new Student(); // 클래스 객체 생성

2. 메모리 할당과 저장 한계

• 기본 자료형은 고정 크기로 메모리 효율이 높습니다.
• 예: int 1개 = 4바이트 → 160억 개 저장 시 약 640GB 필요.

• 참조 자료형은 객체 크기에 따라 유동적이며, 주소값(4바이트 or 8바이트) 이 저장됩니다.
• 10억 개의 참조 변수 저장 시 약 4GB (32비트) 또는 8GB (64비트) 필요.

저장 용량 예시

• 160억 개 데이터 → 약 1TB 이상 필요 (데이터 타입에 따라 변동).

• 80억 개 데이터 → 약 500GB (기본 자료형 기준).

• 10억 개 데이터 → 약 10GB (참조 자료형 기준).